JP4118222B2

JP4118222B2 - 排熱回収システム

Info

Publication number: JP4118222B2
Application number: JP2003364214A
Authority: JP
Inventors: 武雄山口
Original assignee: 株式会社ガスター
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2023-10-24
Also published as: JP2005127620A

Description

本発明は、施設内の温排水から熱を回収して再利用するための排熱回収システムに関する。

従来の技術としては、例えば、特許文献１の特開平１０−１９３７５号公報に開示されたようなものがある。
すなわち、特許文献１には、風呂と冷媒順回路とを排熱利用熱交換器で結合して、風呂の残水を冷媒順回路に採熱し、冷媒順回路と貯湯槽とを給湯熱交換器で結合して、給湯熱交換器を介して、冷媒順回路で回収した熱を貯湯槽に伝達して加熱し、それにより風呂の残水の熱を貯湯槽に回収する技術が開示されている。

特開平１０−１９３７５号公報

しかしながら、このような従来の技術では、風呂のみを対象としていて、その他の排水の残熱を利用することができず、施設の単位で考えた場合に温排水の残熱の回収が十分でなく全体としての効率が悪いという問題点があった。

本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、施設の温排水から広く排熱を回収することができるようにした排熱回収システムを提供することを目的としている。

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
［１］施設内の温排水から熱を回収して再利用するための排熱回収システム（１０）において、
温排水の回収配管（３０）と、温排水の流量調整部（４０）と、臭気の逆流を防止する臭気防止部（８０）と、該臭気防止部（８０）に接続された熱回収手段（５０）と、回収した熱を保持する蓄熱部（６０）とを有し、
前記回収配管（３０）は、風呂・手洗い・流し・洗濯場等の温水使用場所から温排水を前記熱回収手段（５０）に導くものであり、
前記流量調整部（４０）は、前記回収配管（３０）から前記臭気防止部（８０）を経由して温排水が排水されるまでの経路において、前記臭気防止部（８０）よりも上流に配設されて温排水の流れを調整するものであり、
前記熱回収手段（５０）は、前記臭気防止部（８０）に排水された温排水から熱を回収して前記蓄熱部（６０）に送るものであり、
前記蓄熱部（６０）は、前記熱回収手段（５０）で回収した熱を次の用途のために貯留するものである、
ことを特徴とする排熱回収システム（１０）。

［２］前記流量調整部（４０）は、流路に流れ抵抗を与えて温排水の流れを調整するものであり、
前記熱回収手段（５０）は、温排水から熱を回収して前記蓄熱部（６０）に送るヒートポンプ（５５）である、
ことを特徴とする［１］記載の排熱回収システム（１０）。

［３］前記流量調整部（４０）を流れる温排水の温度を監視する温度センサ（４９）を有し、
前記流量調整部（４０）は、前記温度センサ（４９）が監視している温排水の温度が高いときは温排水の滞留時間を長くし、前記温度センサ（４９）が監視している温排水の温度が低いときは温排水の滞留時間を短くするように、温排水の温度と前記熱回収手段（５０）の動作とに応じて温排水の流れを調整するものである、
ことを特徴とする［１］又は［２］記載の排熱回収システム（１０）。

上記のように、流量調整部（４０）は、動的に温排水の流れを制御するよう駆動される場合と、全体として、概ね良好な動作をするよう、システムの初期値として調整して固定される場合がある。また、熱回収手段（５０）は、圧縮式と吸収式とのいずれでも採用することができる。さらに、熱回収手段（５０）はヒートパイプであってもよい。

前記本発明は次のように作用する。
本発明に係る排熱回収システム（１０）は、施設内の温排水から熱を回収して再利用するために蓄熱する。回収配管（３０）は、風呂・手洗い・流し・洗濯場等の温水使用場所から温排水を熱回収手段（５０）に導く。熱回収手段（５０）は、臭気の逆流を防止する臭気防止部（８０）に接続されており、該臭気防止部（８０）に排水された温排水から熱を回収して蓄熱部（６０）に送る。このとき、流量調整部（４０）は、回収配管（３０）から熱回収手段（５０）を経由して温排水が排水されるまでの経路にあって、熱回収手段（５０）が効率的に排熱を回収できるよう、温排水の流れを調整する。蓄熱部（６０）は、熱回収手段（５０）で回収した熱を次の用途のために貯留する。

ヒートポンプ（５５）である熱回収手段（５０）は、温排水と熱交換して冷媒に排熱を回収し、蓄熱部（６０）と熱交換して回収した熱を蓄熱部（６０）に送る。

流量調整部（４０）は、全体として所定の流れになるよう温排水の流れを調整するほか、回収配管（３０）から熱回収手段（５０）を経由して温排水が排水されるまでの経路において、温排水の温度と熱回収手段（５０）の動作とに応じて温排水の流れを調整するよう動的に制御されることもできる。

トラップ（４５）である流量調整部（４０）は、温排水が熱回収手段（５０）を経由する位置に配設され、その滞留槽（４６）が温排水を受けて暫時滞留させる。調整部材（４７）は、滞留槽（４６）からの温排水の溢れ量が適切になるよう流れを絞る。熱回収手段（５０）の吸熱部（５１）は、トラップ（４５）の滞留槽（４６）に設置され、熱交換して温排水の熱を回収する。また、トラップ（４５）の調整部材（４７）は、温排水の温度と熱回収手段（５０）の動作とに応じて温排水の流れを調整するよう動的に制御されることもできる。

本発明にかかる排熱回収システムによれば、施設の温排水から広く排熱を回収し、その際、流量調整部が温排水の流れを調整するので、熱回収手段は効率的に排熱を回収でき、無駄なく効率的に建物等の施設の運営をすることができ、省エネルギを達成することができる。

流量調整部が温排水の温度に応じて温排水の流れを調整するよう動的に制御されるものは、いっそう効率的に温排水から排熱を回収することができ、より性能が向上する。

流量調整部がトラップであるものは、そこに熱回収手段の吸熱部を設置できるので、構造が簡素化し、設置や保守が容易になる。トラップの調整部材は、温排水の温度に応じて温排水の流れを調整するよう動的に制御されるものは、いっそう効率的に温排水から排熱を回収することができ、より性能が向上する。

以下、図面に基づき本発明の好適な各種の実施の形態を説明する。
なお、各実施の形態において、同種の部位には同一符号を付し重複した説明を省略する。
図１及び図２は本発明の第１の実施の形態を示している。
排熱回収システム１０は、施設内の温排水から熱を回収して再利用し蓄熱するためのものであり、温排水の回収配管３０と、温排水の流量調整部４０と、熱回収手段５０と、回収した熱を保持する蓄熱部６０とを備えて成る。

回収配管３０は、風呂２１、手洗い２５、洗濯場２８や流し等の温水使用場所から温排水を熱回収手段５０に導くよう配設されている。回収配管３０には、風呂２１の排水管２２、手洗い２５の排水管２６、洗濯場２８の排水管２９がそれぞれ接続されている。

流量調整部４０は、回収配管３０から熱回収手段５０を経由して温排水が排水されるまでの経路に配設されており、流路に流れ抵抗を与えて温排水の流れを調整するものである。本実施の形態では、流量調整部４０は、温排水の経路中の熱回収手段５０が接続される熱回収部３５の前流に配設され、熱回収手段５０の吸熱部５１が熱回収部３５に結合されている。

流量調整部４０には、図２に示すように、管路をいっぱいに、固定翼４１ａと回転翼４１ｂとが配置され、回転翼４１ｂが回転することにより、開口４１ｃが開閉し、温排水の流量を調整するようになっている。

熱回収手段５０は、温排水から熱を回収して蓄熱部６０に送るヒートポンプ５５であり、吸熱部５１は、熱回収部３５を流れる温排水から熱を受け取る熱交換器である。ヒートポンプ５５は、圧縮式、吸収式いずれでも採用できる。

蓄熱部６０は、熱回収手段５０で回収した熱を次の用途のために貯湯するものである。蓄熱部６０には、熱回収手段５０の放熱部５７が結合されている。放熱部５７は、蓄熱部６０内の貯湯に熱を与える熱交換器である。蓄熱部６０内には、底に延びる送出管６１が配設され、送出管６１は、送出ポンプＰを介して風呂２１に接続されている。また、蛇口Ｃを設けることもできる。

次に作用を説明する。
排熱回収システム１０は、施設内の温排水から熱を回収して再利用するために蓄熱部６０に温湯として蓄熱する。回収配管３０は、風呂・手洗い・流し・洗濯場等の温水使用場所から温排水を熱回収手段５０に導く。熱回収手段５０は、温排水から熱を回収して蓄熱部６０に送る。このとき、流量調整部４０は、回収配管３０から熱回収手段５０を経由して温排水が排水されるまでの経路にあって、熱回収手段５０が効率的に排熱を回収できるよう、温排水の流れを調整する。蓄熱部６０は、熱回収手段５０で回収した熱を次の用途のために貯留する。

流量調整部４０は、全体として所定の流れになるよう温排水の流れを調整するほか、回収配管３０から熱回収手段５０を経由して温排水が排水されるまでの経路において、温排水の温度と熱回収手段５０の動作とに応じて温排水の流れを調整するよう動的に制御されることもできる。流量調整部４０で適度な流れになった温排水は熱回収部３５を通過するとき、熱回収手段５０であるヒートポンプ５５の吸熱部５１と熱交換して、吸熱部５１に熱を与える。

ヒートポンプである熱回収手段５０は、熱回収部３５で吸熱部５１により温排水と熱交換して冷媒に排熱を回収する。冷媒は放熱部５７に送られ、放熱部５７で蓄熱部６０と熱交換し、回収した熱を蓄熱部６０に送って伝達する。

蓄熱部６０には温湯として蓄熱され、必要により、送出ポンプＰが蓄熱部６０内の温湯を風呂２１に送って利用する。また、途中に蛇口Ｃを設けて利用することもできる。

図３は本発明の第２の実施の形態を示している。
第２の実施の形態では、蓄熱部６０と風呂２１との間に、回収熱伝達用の伝熱手段７０を設けたものである。伝熱手段７０は、蓄熱部６０の温湯から熱を受けて風呂２１に送るヒートポンプ７５であり、ヒートポンプ７５は、圧縮式、吸収式いずれでも採用できる。蓄熱部６０から熱を受け取る受熱部７１は、蓄熱部６０の温湯との熱交換器である。伝熱手段７０の放熱部７７は、風呂２１の傍らに設置された加熱部２３に接続された熱交換器である。

第２の実施の形態では、風呂２１への熱の伝達が、温湯ではなく、伝熱手段７０によりなされる。風呂２１で回収した熱を利用するときは、伝熱手段７０を動作させ、受熱部７１で蓄熱部６０の温湯と熱交換して冷媒に熱を受け取る。冷媒は、ヒートポンプ７５により放熱部７７に送られ、加熱部２３で風呂２１の湯と熱交換して加熱する。

図４は本発明の第３の実施の形態を示している。
第３の実施の形態では、管路をジグザグにして温排水に抵抗を与える抵抗管で流量調整部４０ａを構成したものである。要するに、管路に抵抗を与えたり、絞ったりすれば温排水の流れを調整することができる。

図５は本発明の第４の実施の形態を示している。
流量調整部４０ｂは、温排水が熱回収手段５０を経由する位置に配設されるトラップ４
５である。トラップ４５は、温排水を受けて暫時滞留させる滞留槽４６と滞留槽４６からの温排水の溢れ量を絞る調整部材４７とを備えて成る。そして、熱回収手段５０の吸熱部５１はトラップ４５の滞留槽４６に配設してある。

滞留槽４６は、容器状であり、中央部に上方に開いた溢れ筒４８が立設され、調整部材４７は、溢れ筒４８に被さる筒蓋形状をしており、温排水は溢れ筒４８と調整部材４７との間を通って溢れ筒４８の上方の開口から溢れ、排水されるようになっている。

また、調整部材４７を全体として上下動させ、溢れ筒４８と調整部材４７との隙間流路の長さを変えるモータＭが設けられており、調整部材４７の上下位置変化により、隙間流路の長さを変え、流れを調整するようになっている。滞留槽４６内には、温度センサ４９が装着されている。

第４の実施の形態では、回収配管３０から流量調整部４０ｂのトラップ４５に至った温排水は、温排水が熱回収手段５０を経由する位置で滞留槽４６に暫時滞留し、その間に、熱回収手段５０の吸熱部５１で熱交換して温排水の熱が回収される。調整部材４７は、滞留槽４６からの温排水の溢れ量が適切になるよう流れを絞る。温度センサ４９は、トラップ４５の滞留槽４６内の温度を監視している。

例えば、温度が高いときは、モータＭが調整部材４７を下降させて溢れ筒４８と調整部材４７との隙間流路の長さを長くし、温排水の滞留槽４６内の滞留時間を長くして、熱回収手段５０の吸熱部５１で十分に熱を回収できるようにする。

温排水の温度が低いときは、モータＭが調整部材４７を上昇させて溢れ筒４８と調整部材４７との隙間流路の長さを短くし、温排水の滞留槽４６内の滞留時間が短く、適度に流れて熱回収手段５０の吸熱部５１で効率的に熱を回収できるようにする。この他、システムの諸条件に応じて調整部材４７は昇降制御される。

図６は本発明の第５の実施の形態を示している。
第５の実施の形態は、別の形態の流量調整部４０ｃを示すものである。
すなわち、流量調整部４０ｃは、回収配管３０の経路に弾性管３８を介装し、弾性管３８を外側から挟んで圧縮して弾性管３８の管路を開閉する圧縮駆動部３９により構成される。

圧縮駆動部３９は、駆動部材３９ａ、３９ｂの両端を枢着し、入力電線３９ｃを備えて成り、駆動部材３９ａ、３９ｂは、通電されることで反りが変えられるバイメタルである。

第５の実施の形態では、例えば、温排水の温度が高いときは、圧縮駆動部３９の通電を制御して駆動部材３９ａ、３９ｂが、より弾性管３８の管路を狭めるよう制御され、温排水がゆっくりと流れて、熱回収手段５０の吸熱部５１で十分に熱を回収できるようにする。

温排水の温度が低いときは、圧縮駆動部３９の通電を制御して駆動部材３９ａ、３９ｂが、より弾性管３８の管路を広げるよう制御され、温排水が適度に流れて、熱回収手段５０の吸熱部５１で効率的に熱を回収できるようにする。

図７は本発明の第６の実施の形態を示している。
第６の実施の形態は、別の形態の流量調整部４０ｄを示すものである。
すなわち、流量調整部４０ｄは、回収配管３０の経路に弾性管３８を介装し、弾性管３８を外側から挟んで圧縮して弾性管３８の管路を開閉する圧縮駆動部４２により構成される。

圧縮駆動部４２は、駆動部材４２ａ、４２ｂの基端を枢着し、入力電線４２ｃを備えて成り、駆動部材４２ａ、４２ｂの先端には、駆動モータ４３が設けられ、駆動モータ４３で回動されるねじ軸４３ａにより、駆動部材４２ａ、４２ｂの先端間が接離するようになっている。

第６の実施の形態では、例えば、温排水の温度が高いときは、駆動モータ４３へ通電して駆動部材３９ａ、３９ｂの先端を近接させ、より弾性管３８の管路を狭めるよう制御され、温排水がゆっくりと流れて、熱回収手段５０の吸熱部５１で十分に熱を回収できるようにする。

温排水の温度が低いときは、駆動モータ４３へ通電して駆動部材３９ａ、３９ｂの先端を離間させ、より弾性管３８の管路を広げるよう制御され、温排水が適度に流れて、熱回収手段５０の吸熱部５１で効率的に熱を回収できるようにする。

図８は本発明の第７の実施の形態を示している。
第７の実施の形態は、流量調整部４０の前に熱回収部３５ａを設けたものであり、熱回収部３５ａの後には臭気防止部８０を設けてある。流量調整部には、前記実施の形態の流量調整部４０ｂ〜ｄを使用することが出来る。熱回収部３５ａは、貯留部３６に吸熱部５１を配して成る。

臭気防止部８０は、流量調整部４０からの出水管３１が貯留槽８１の貯留水中に開口し、貯留槽８１中に溢水口３２ａを開口した排水管３２が設けられている。排水管３２から逆流する臭気を抑えるよう臭気防止ふた３３が被せられている。

第７の実施の形態では、流量調整部４０で程よくされた流量の排水が熱回収部３５ａの貯留部３６内を流れ、吸熱部５１から吸熱される。熱回収部３５ａを経た排水は臭気防止部８０の貯留槽８１中に排水され、溢れた排水は溢水口３２ａから排水管３２へ排水される。溢水口３２ａには臭気防止ふた３３が被せられて水封されているので、臭気の逆流が防止される。

図９は本発明の第８の実施の形態を示している。
第８の実施の形態は、流量調整部４０の後流に設けた臭気防止部８０に吸熱部５１を接続したものである。流量調整部には、前記実施の形態の流量調整部４０ｂ〜ｄを使用することが出来る。第８の実施の形態では、流量調整部４０で程よくされた排水が臭気防止部８０中を通るとき吸熱部５１からの吸熱がなされる。

本発明の第１の実施の形態に係る排熱回収システムを示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係る排熱回収システムの流量調整部を示す説明図である。本発明の第２の実施の形態に係る排熱回収システムを示すブロック図である。本発明の第３の実施の形態に係る排熱回収システムを示すブロック図である。本発明の第４の実施の形態に係る排熱回収システムを示すブロック図である。本発明の第５の実施の形態に係る排熱回収システムの流量調整部を示す説明図である。本発明の第６の実施の形態に係る排熱回収システムの流量調整部を示す説明図である。本発明の第７の実施の形態に係る排熱回収システムを示すブロック図である。本発明の第８の実施の形態に係る排熱回収システムを示すブロック図である。

符号の説明

Ｃ…蛇口
Ｍ…モータ
Ｐ…送出ポンプ
１０…排熱回収システム
２１…風呂
２２，２６，２９…排水管
２３…加熱部
２５…手洗い
２８…洗濯場
３０…回収配管
３５…熱回収部
４０、４０ａ〜ｄ…流量調整部
４１ａ…固定翼
４１ｂ…回転翼
４１ｃ…開口
４５…トラップ
４６…滞留槽
４７…調整部材
４８…溢れ筒
４９…温度センサ
５０…熱回収手段
５１…吸熱部
５５…ヒートポンプ
５７…放熱部
６０…蓄熱部
６１…送出管
７０…伝熱手段
７１…受熱部
７５…ヒートポンプ
７７…放熱部

Claims

施設内の温排水から熱を回収して再利用するための排熱回収システムにおいて、
温排水の回収配管と、温排水の流量調整部と、臭気の逆流を防止する臭気防止部と、該臭気防止部に接続された熱回収手段と、回収した熱を保持する蓄熱部とを有し、
前記回収配管は、風呂・手洗い・流し・洗濯場等の温水使用場所から温排水を前記熱回収手段に導くものであり、
前記流量調整部は、前記回収配管から前記臭気防止部を経由して温排水が排水されるまでの経路において、前記臭気防止部よりも上流に配設されて温排水の流れを調整するものであり、
前記熱回収手段は、前記臭気防止部に排水された温排水から熱を回収して前記蓄熱部に送るものであり、
前記蓄熱部は、前記熱回収手段で回収した熱を次の用途のために貯留するものである、
ことを特徴とする排熱回収システム。
前記流量調整部は、流路に流れ抵抗を与えて温排水の流れを調整するものであり、
前記熱回収手段は、温排水から熱を回収して前記蓄熱部に送るヒートポンプである、
ことを特徴とする請求項１記載の排熱回収システム。
前記流量調整部を流れる温排水の温度を監視する温度センサを有し、
前記流量調整部は、前記温度センサが監視している温排水の温度が高いときは温排水の滞留時間を長くし、前記温度センサが監視している温排水の温度が低いときは温排水の滞留時間を短くするように、温排水の温度と前記熱回収手段の動作とに応じて温排水の流れを調整するものである、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の排熱回収システム。